摘要：水害作為煤礦井下主要災(zāi)害之一，嚴重威脅著煤礦的安全生產(chǎn)，其表現(xiàn)形式是礦井涌水量突然增大超出礦井排水系統(tǒng)的排水能力，因此，建立礦井水文自動監(jiān)測報警系統(tǒng)十分必要。 

　　關(guān)鍵詞：礦井 水文 監(jiān)測 

　　中圖分類號：TP274 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）06-0099-01 

　　1 系統(tǒng)主要功能 

　　系統(tǒng)可全天候監(jiān)測引起礦井水害的各種參數(shù)，并在地面監(jiān)控計算機上顯示和存儲，一旦出現(xiàn)險情（根據(jù)綜合信息預(yù)報），井上、井下立即報警，以便及時采取措施，保證礦井及井下人員安全。監(jiān)測數(shù)據(jù)可通過計算機網(wǎng)絡(luò)查詢。 

　　2 系統(tǒng)組成及工作原理 

　　系統(tǒng)主要由各種智能傳感器（如智能堰式流量傳感器、智能管路流量傳感器、智能水壓傳感器等）、通信分站、通信線路、通信接口及監(jiān)控計算機組成，分布在各測點的智能傳感器完成被測量（如涌水量、水倉水位、鉆孔水壓、防水設(shè)施變形等）的測量，并通過一條公共傳輸線路（傳感器級M-BUS總線：四芯電纜，其中兩根供電，兩根通信）將測量數(shù)據(jù)發(fā)送給通信分站，再由通信分站通過另一條公共傳輸線路（分站級RS485總線：兩芯電纜）遠傳至地面監(jiān)控計算機，實現(xiàn)集中處理、存儲、報警。報警信息既被送給井下聲光報警器，提醒井下人員采取相應(yīng)的行動。監(jiān)控計算機具有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器功能，有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和部門只要打開各自的計算機，就可通過瀏覽網(wǎng)頁來查詢?nèi)�部監(jiān)測內(nèi)容。各類傳感器一般都受環(huán)境溫度影響，為掌握影響程度，進行溫度補償，所有智能傳感器都裝有溫度傳感器，溫度傳感器還可用于測水溫。 

　　井下系統(tǒng)分為三個網(wǎng)絡(luò)層次，底層網(wǎng)絡(luò)由智能傳感器、聲光報警器及通信分站組成，通信分站為主機，通過發(fā)送不同的地址（每個智能傳感器、聲光報警器都設(shè)有唯一的地址，地址范圍1～80）依次控制各智能傳感器執(zhí)行測量工作，并讀取和存儲其測量數(shù)據(jù)。智能傳感器采用總線集中供電方式，即由通信分站輸出一對電源線，給智能傳感器供電，而通信分站由本安電源直接供電。因聲光報警器耗電較大，故直接由127V交流電供電。地面監(jiān)控計算機根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)產(chǎn)生報警信息，并由通信分站轉(zhuǎn)給聲光報警器；中間層網(wǎng)絡(luò)由通信分站與監(jiān)控計算機組成，監(jiān)控計算機為主機，通過發(fā)送不同的地址（每個通信分站都設(shè)有唯一的地址，地址范圍1～32）依次選通各通信分站，并讀取其存儲的測量數(shù)據(jù)；上層網(wǎng)絡(luò)為計算機局域網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)控計算機作為網(wǎng)絡(luò)結(jié)點，具有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器功能。底層、中層網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)分別為M-BUS總線型、RS485總線型，特點是多個網(wǎng)絡(luò)結(jié)點可共用一條通信信道，非常適合煤礦井下測點分布較廣的情形。M-BUS總線是歐洲標準的2線串行總線，專門為耗能測量儀器傳送信息而設(shè)計，具有布線簡便（無極性、可任意分支，普通雙絞線）、抗干擾能力強等優(yōu)點。 

　　當分站級RS-485總線過長或掛接通信分站過多時，需在總線上加RS485中繼器，以提高通信距離和可靠性，RS485中繼器由單獨的本安電源供電。 

　　3 通信接口 

　　3.1 通信線路 

　　通信接口是地面計算機與井下通信分站通信的轉(zhuǎn)換接口。將通信接口后面板的RS232通信線插到計算機后面的RS232串行口上；用兩芯通信電纜將通信接口后面板的“總線”口接到井下，并接入通信分站內(nèi)的接線端子上，注意+、-不能接反，可先將通信接口上電，用萬用表在井下量電壓（5V左右）來判斷+、-。通信電纜做接頭時，必須保證同顏色的線相連，千萬不要接錯。為防雷擊，通信接口采取了防雷擊設(shè)計。為保證井下系統(tǒng)安全，下井信號為本安信號。 

　　3.2 供電電源 

　　通信接口供電電壓為AC220V，由市電提供，必須良好接地。 

　　3.3 運行 

　　系統(tǒng)全部安裝完畢，打開電源開關(guān)，正常工作后，計算機向井下通信分站發(fā)送數(shù)據(jù)時，通信接口前面板上“發(fā)送”指示燈亮；井下通信分站向計算機發(fā)送數(shù)據(jù)時“接收”指示燈亮。 

　　4 通信分站 

　　4.1 功能 

　　通信分站不斷讀取和存儲所接智能傳感器的測量數(shù)據(jù)，當?shù)孛姹O(jiān)控計算機選通通信分站并發(fā)“讀數(shù)據(jù)”命令時，通信分站就將存儲數(shù)據(jù)發(fā)給計算機；當?shù)孛姹O(jiān)控計算機選通通信分站并發(fā)“搜索”命令時，通信分站就自動搜索其所帶智能傳感器的數(shù)量、地址、類型等，并發(fā)給計算機。 

　　4.2 容量 

　　一臺通信分站所帶智能傳感器的數(shù)目不能超過100，各智能傳感器必須設(shè)置不同的地址（范圍為1～100，通過專用設(shè)置器設(shè)置）。必須記住安裝在各測點的智能傳感器地址，以便在地面微機“系統(tǒng)生成”時使用。 

　　4.3 地址設(shè)置 

　　各通信分站必須設(shè)置不同的地址（1～255），通過“地址設(shè)置開關(guān)”設(shè)置，所有小開關(guān)打到左邊（ON）時均為0，打到右邊時，各小開關(guān)代表的值不同（從下“1”至上“4”，分別代表1、2、4、8），各小開關(guān)值的和為通信分站的地址。例如：如果通信分站的地址要設(shè)為9=1+8，則小開關(guān)“1”和“4”要打到右邊，而小開關(guān)“2”和“3”要打到左邊。 

　　4.4 供電 

　　通信分站的供電電壓為DC24V，由隔爆兼本安電源提供，隔爆兼本安電源的供電電源為AC127V，需用三芯電源線接井下127V交流電，其中一芯為接地線。本安電源的直流輸出端與通信分站電路板上的電源端用兩芯電源線相連，注意：正負極不能錯。 

　　4.5 與智能傳感器連接 

　　通信分站與智能傳感器通過四芯通信電纜（傳感器級M-BUS總線）連接，其中兩芯（紅、白）為供電線，通信分站給各智能傳感器供電；另外兩芯（藍、綠）為通信線。注意：不要接錯，要同一顏色相接。通信電纜通過喇叭口接到電路板的接線端子上（見圖1.2）。 

　　4.6 與分站級RS485總線連接 

　　通信分站經(jīng)過地面通信接口與地面監(jiān)控計算機通信，通信電纜為兩芯，分+、-，可先將通信接口上電，用萬用表在井下量電壓（5V左右）來判斷+、-，然后接入通信分站內(nèi)的接線端子上。 

　　結(jié)束語：礦井水文自動監(jiān)測系統(tǒng)的推廣與應(yīng)用有利于提高礦井水害預(yù)報、預(yù)測水平，掌握礦井水文動態(tài)變化規(guī)律，指導(dǎo)礦井水害治理，保證礦井安全生產(chǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。